Исследование способов получения дисперсно-армированых асфальтобетонных смесей

Размещено на http://www.allbest.ru/

ФГБОУ ВО «Саратовский Государственный Технический Университет имени Гагарина Ю.А»

ИССЛЕДОВАНИЕ СПОСОБОВ ПОЛУЧЕНИЯ ДИСПЕРСНО-АРМИРОВАНЫХ АСФАЛЬТОБЕТОННЫХ СМЕСЕЙ

Андронов С.Ю. Кандидат технических наук,

доцент кафедры «Транспортное строительство

Аннотация

В процессе выполнения работы подобраны составы асфальтобетонных смесей и определено влияние на их свойства фибры с различной плотностью, проведены эксперименты по отработке режимов приготовления и введения фибры в состав смеси.

Ключевые слова: дисперсно-армированный асфальтобетон, фибра, полиакрилонитрильное волокно, лабораторные испытания, контрольные образцы, физико-механические показатели, технология композиционных материалов.

Abstract

STUDY OF THE WAYS OF OBTAINING DISPERSE-REINFORCING ASPHALT-CONCRETE MIXTURES

In the course of the work, compositions of asphalt concrete mixtures were selected and the effect of fibers with different densities on their properties was determined, experiments on the preparation of preparation modes and the introduction of fibers into the mixture were carried out.

Key words: Dispersion-reinforced asphalt concrete, fiber, polyacrylonitrile fiber, laboratory tests, control samples, physical and mechanical parameters, technology of composite materials.

Основная часть

В транспортном строительстве повсеместно применяется асфальтобетон. Одним из основных недостатков асфальтобетонов является подверженность трещинообразованию, шелушению, выкрашиванию, образованию колей, волн и впадин. Известно, что способом повышения устойчивости к внешним нагрузкам является введение в его состав волокон и нитей. Введение в асфальтобетонную смесь небольших по размеру (дискретных) элементов позволяет добиться их равномерного распределения (дисперсии) в смеси, и получить “композитный” материал с более высокими физико-механическими показателями в готовом конструктивном элементе [1].

В России действуют методические рекомендации по армированию асфальтобетонных покрытий базальтовыми волокнами (фиброй) [2], но по причине отсутствия технологии и опыта введения фибры в состав смеси широкого применения в асфальтобетонных смесях базальтовая фибра не получила. Опыт изготовления асфальтобетонных смесей с добавками фибры на серийно выпускаемых смесителях асфальтобетонных заводов в нашей стране также отсутствует.

С учётом отсутствия опыта введения волокон в смесители асфальтобетонных заводов в настоящей работе приготовление композиционных дисперсно-армированных асфальтобетонных смесей осуществлялось в лабораторной мешалке, принцип действия которой аналогичен смесителю асфальтобетонного завода, с вращающими горизонтально расположенными валами с лопатками см. рис. 1.

а) б)

Рис. 1 Мешалка лабораторная (с горизонтально расположенными валами с лопатками) а) Общий вид; б) Рабочая камера

Для исследований применялась асфальтобетонная смесь типа Б, марки I по ГОСТ 9128-2013 [3]. Смеси для исследований готовились по обычной стандартной технологии производства горячих асфальтобетонных смесей. Введение фибры в состав асфальтобетонной смеси выполнялось с помощью воздуходувки сразу после введения в асфальтобетонные смеси вяжущего.

В состав смесей вводилось полиакрилонитрильное волокно с различной плотностью. Изготовление контрольных образцов из этих смесей и их испытание выполнялось в соответствии с ГОСТ 12801 - 98 [4]. Исходная асфальтобетонная смесь типа Б марки I и асфальтобетонные смеси типа Б марки I с добавкой полиакрилонитрильного волокна испытывались по показателям связанным с устойчивостью асфальтобетона к колейности: предел прочности при сжатии при температуре 50 °С, сдвигоустойчивость по коэффициенту внутреннего трения, сдвигоустойчивость по сцеплению при сдвиге при температуре 50°С, трещиностойкость по пределу прочности на растяжение при расколе при температуре 0°С и скорости деформирования 50 мм/мин. В асфальтобетонные смеси вводилась добавка полиакрилонитрильной фибры в количестве 0,09% по массе смеси. Применялась полиакрилонитрильная фибра с длинной нарезки 12 мм.

Все результаты испытаний, сравнивались с показателями исходной смеси без фибры марки I типа Б и друг с другом Результаты приведены в табл. 1-4.

асфальтобетонный смесь композиционный фибра

Таблица 1

Зависимость прочности образцов композиционного дисперсно-армированного асфальтобетона при 50°С от плотности полиакрилонитрильной фибры

По результатам испытаний композиционных дисперсно-армированных асфальтобетонных смесей, изготовленных с использованием полиакрилонитрильной фибры с различной плотностью, можно сделать выводы, что введение полиакрилонитрильной фибры в состав смеси приводит, к увеличению и улучшению прочности при 50 °С. Все показатели предела прочности на сжатие при 50 °С лучше чем у смеси без добавки полиакрилонитрильной фибры и в среднем улучшение составляет 20%. Установлена зависимость увеличения прочности при 50 °С с увеличением плотности фибры.

Таблица 2

Зависимость сдвигоустойчивости по коэффициенту внутреннего трения композиционного дисперсно-армированного асфальтобетона от плотности полиакрилонитрильной фибры

По результатам испытаний композиционных дисперсно-армированных асфальтобетонных смесей, изготовленных с использованием полиакрилонитрильной фибры с различной плотностью, можно сделать выводы, что введение полиакрилонитрильной фибры в состав смеси приводит к улучшению показателя сдвигоустойчивости по коэффициенту внутреннего трения. В среднем показатель улучшается на 2%. Установлена зависимость улучшения сдвигоустойчивости по коэффициенту внутреннего трения с уменьшением плотности полиакрилонитрильной фибры. По-видимому с уменьшением плотности полиакрилонитрильной фибры происходит более интенсивное её переплетение с каркасными зернами смеси с увеличением показателя сдвигоустойчивости по коэффициенту внутреннего трения.

Таблица 3

Зависимость сдвигоустойчивости по сцеплению при сдвиге при температуре 50 °С композиционного дисперсно-армированного асфальтобетона от плотности полиакрилонитрильной фибры

По результатам испытаний композиционного дисперсно-армированного асфальтобетона с добавкой полиакрилонитрильной фибры с различной плотностью, можно сделать выводы, что введение полиакрилонитрильной фибры в состав смеси приводит к улучшению показателя сдвигоустойчивости по сцеплению при сдвиге при температуре 50 °С. В смесях с полиакрилонитрильной фиброй, в среднем, показатель улучшается на 4,7 %. Наблюдается зависимость улучшения сдвигоустойчивости по коэффициенту внутреннего трения при 50 °С с увеличением плотности полиакрилонитрильной фибры.

Таблица 4

Зависимость показателя трещиностойкости композиционной дисперсно-армированной асфальтобетонной смеси от плотности полиакрилонитрильной фибры

По результатам испытаний композиционного дисперсно-армированного асфальтобетона, изготовленного с использованием полиакрилонитрильной фибры с различной плотностью, можно сделать выводы, что введение полиакрилонитрильной фибры в состав асфальтовых смесей практически не приводит к изменению показателя трещиностойкости.

Выводы по влиянию на свойства композиционного дисперсно-армированного асфальтобетона плотности полиакрилонитрильной фибры.

При введении в состав асфальтобетонных смесей полиакрилонитрильной фибры происходит улучшение (увеличение) показателей предела прочности на сжатие при 50°С и сдвигоустойчивости. Показатель трещиностойкости практически не изменяется при введении в асфальтовые смеси полиакрилонитрильной фибры. Установлено, что с увеличением плотности полиакрилонитрильной фибры показатель сдвигоустойчивости по коэффициенту внутреннего трения при 50 °С улучшается. С уменьшением плотности полиакрилонитрильной фибры происходит улучшение сдвигоустойчивости по коэффициенту внутреннего трения. С увеличением плотности полиакрилонитрильной фибры происходит увеличение (улучшение) показателя предела прочности образцов асфальтобетона на сжатие при 50 °С.

Основываясь на результатах выполненных исследований установлено, что введение полиакрилонитрильной фибры в состав асфальтобетонных смесей будет способствовать получению композиционных дисперсно-армированных асфальтобетонных смесей с улучшенным комплексом показателей физико-механических свойств, что будет также способствовать увеличению сроков службы дорожных покрытий из композиционного дисперсно-армированного асфальтобетона.

Библиографический список

1. Технологическое обеспечение качества строительства асфальтобетонных покрытий: Методические рекомендации/Сост.: В.Н. Шестаков, В.Б. Пермяков, В.М. Ворожейкин, Г.Б. Старков. 2-е изд., с доп. и изм. Омск.: ОАО «Омский дом печати», 2004г. 256 с.

2. Методические рекомендации по технологии армирования асфальтобетонных покрытий добавками базальтовых волокон (фиброй) при строительстве и ремонте автомобильных дорог / Росдорнии. М.: Росавтодор, 2002 г. 18 с.

3. ГОСТ 9128-2013 Смеси асфальтобетонные, аэродромные и асфальтобетон. Технические условия.

4. ГОСТ 12801-98 Материалы на основе органических вяжущих для дорожного и аэродромного строительства. Методы испытаний.

Размещено на Allbest.ru